Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Opracowanie ortofotomapy terenów wiejskich na podstawie wysokorozdzielczych zdjęć, pozyskanych z niskiego pułapu

Kędzierski M., Wierzbicki D., Fryśkowska A., Wojtkowska M., Deliś P.

Przegląd Geodezyjny

|

2015

|

R. 87, nr 4

3--6

PL

Bezzałogowe Statki Latające stanowią coraz bardziej popularną platformę nośną dla sensorów pozyskujących dane na potrzeby teledetekcji i fotogrametrii. Niski pułap lotu pozwala na pozyskanie danych o bardzo wysokiej rozdzielczości, w stosunkowo krótkim czasie. Dzięki temu możliwa jest realizacja wielkoskalowych opracowań mapowych. Jednak charakter pozyskiwanych danych oraz pułap pozyskiwania powodują szereg trudności w późniejszym opracowaniu zdjęć. Podstawowym problemem już na etapie wykonania nalotu jest orientacja zewnętrzna zdjęć, wstępnie pozyskiwana z systemów nawigacyjnych GPS/INS. Zazwyczaj stosowane jednoczęstotliwościowe odbiorniki GPS pozwalają (z dokładnością zaledwie kilku metrów) wyznaczyć przybliżone elementy orientacji zewnętrznej. Ponadto brak stabilizacji kamery powoduje, że pozyskane obrazy często cechują się stosunkowo dużymi wartościami kątów nachylenia podłużnego i poprzecznego. W artykule zaprezentowano kolejne etapy pozyskiwania oraz przetwarzania danych obrazowych, takie jak: aerotriangulacja, generowanie numerycznego modelu terenu, ortorektyfikacja oraz mozaikowanie. Do badań wykorzystano obrazy pozyskane kompaktową kamerą niemetryczną, zamontowaną na pokładzie płatowca napędzanego silnikiem elektrycznym. Obszar, dla którego pozyskano dane obejmuje tereny płaskie, rolnicze i zalesione. Zbadano dokładność aerotriangulacji, a także poprawność wygenerowanego numerycznego modelu terenu oraz ortomozaiki. Analiza i przetwarzanie danych realizowane były w oprogramowaniu INPHO UASMaster. Na podstawie przeprowadzonych badań dokładności aerotriangulacji, generowania numerycznego modelu terenu oraz ortorektyfikacji stwierdzono, że w celu osiągnięcia wysokiej dokładności aerotriangulacji oraz numerycznego modelu terenu wymagane jest m.in. zastosowane specjalnie zaprojektowanych sygnalizowanych znaków osnowy fotogrametrycznej.

EN

Unmanned Aerial Vehicles are more and more popular platforms for photogrammetry and remote sensing sensors. Low altitudes allow for a high resolution data acquisition in a relatively short period of time. It makes that an implementation of large-scale mapping studies is possible. On the other hand, type of acquisitioned data and low altitude cause a lot of troubles during processing of images. The main problem is low accuracy of an exterior orientation elements of images which are acquired from GPS/INS systems. Usually, single frequency GPS receivers are used which can determine approximate exterior orientation elements with an accuracy about a few meters. Furthermore, the lack of camera stabilization causes relatively large values of pitch and roll angles of images. In the paper, the stages of acquisition and processing of image data: aerotriangulation, a Digital Elevation Model generation, orthorectification and mosaicking process are presented. In the research, images from a non-metric compact camera mounted on an airframe was used. The airframe is driven by an electric motor. A region of research includes flat, agricultural and forested areas. Accuracies of the aerotriangulation process, orthomosaic and the correctness of the Digital Terrain Model generation were examined. The analysis and processing of the data were performed in INPHO UASMaster software. As a result it was found that in order to achieve a high accuracy of the aerotriangulation process and Digital Terrain Model, there is required to use specially designed signalized ground control points.

2

Aspekty opracowania ortofotomapy cyfrowej w podczerwieni na podstawie danych pozyskanych z niskiego pułapu

Kędzierski M., Wierzbicki D., Fryśkowska A., Nerć P., Grochala A.

Przegląd Geodezyjny

|

2015

|

R. 87, nr 11

8--13

PL

Ortofotomapa cyfrowa jest jednym z podstawowych produktów fotogrametrycznych. Do jej opracowania niezbędne są dane obrazowe pozyskiwane z pułapu satelitarnego lub lotniczego. Z uwagi jednak na znaczny rozwój fotogrametrii niskiego pułapu, obserwowany w ostatnich latach, do opracowania ortofotomapy coraz częściej wykorzystuje się dane pozyskiwane z pokładu bezzałogowego statku latającego (BSL). Realizacja nalotu bez obecności pilota na pokładzie i stosowanie odpowiedniej aparatury, z pewnością obniża koszt opracowania, nie tracąc przy tym na jakości produktu. Obecny rynek jest bogaty w tanie BSL oraz niedrogie i zarazem wysokorozdzielcze kamery cyfrowe. Stwarza to duże możliwości tej technologii pomiarowej. Istotną zaletą pomiaru BSL jest także krótki czas pozyskania danych. W artykule zaprezentowany został proces pozyskania oraz opracowania danych obrazowych z niskiego pułapu. Do rejestracji zobrazowań wykorzystano bezzałogowy statek latający UX 5, na którym zamontowana została kamera niemetryczna Sony Nex 5T. Kamera na zdolność rejestracji promieniowania z zakresu R, G oraz NIR (800-1100 nm). W celu pozyskania wyłącznie zakresu NIR podczas pomiaru wykorzystano właściwości filtra podczerwonego, który pozwolił na odcięcie promieniowania widzialnego i rejestrację wyłącznie zakresu NIR. W wyniku opracowania otrzymanych danych wygenerowano trzy ortofotomapy cyfrowe, które zostały poddane analizie dokładności. Zbadano również możliwość wykorzystania danego produktu fotogrametrycznego w zastosowaniach geodezyjnych.

EN

Digital orthophoto is one of the basic photogrammetric products. Orthophotos generation requires imaging data obtained from satellite or aerial altitudes. In recent years there has been considerable development of low – altitude photogrammetry. Unnamed aerial vehicles are increasingly used to orthophotos generation. Flight realization without the presence of a pilot on board and use a proper apparatus, certainly lowers the costs of development, without losing the quality of the product. The current market is rich in cheap UAVs and inexpensive high resolution digital cameras. It creates great opportunities for this measurement technology. An important advantage of UAVs is short time data acquisition. The camera captures radiation from the ranges R, G and NIR (800-1100 nm). In the article the process of obtaining and developing imaging data from the low altitude was presented. To register images was used unmanned aerial vehicle UX 5, on which was installed non-metric camera Sony Nex 5T. In order to obtain only the infrared data during measurement were used properties of the infrared filter, which allowed for isolation visible radiation and acquiring only images in NIR range. As a result of the development of the obtained data was generated three digital orthophotos. Their accuracy was analyzed. It was also examined aspect of the possible use of this photogrammetric product in surveying.

3

Modelowanie 3D obiektów zabytkowych z wykorzystaniem techniki wideo

Deliś P., Wilińska M., Fryśkowska A.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2014

|

Vol. 63, nr 2

57-69

PL

W artykule przedstawiono proces opracowania trójwymiarowych modeli obiektów zabytkowych na przykładzie fasady kościoła św. Anny w Warszawie. Zaprezentowano również przykłady modeli 3D opracowanych zdanych wideo obiektów znajdujących się we wnętrzu kościoła. Dane pozyskano kamerą wideo z obiektywem o stałej ogniskowej ∫=16mm. Zastosowanie w kamerze stałoogniskowego obiektywu umożliwiło wyznaczenie elementów orientacji wewnętrznej w procesie kalibracji kamery wideo, a tym samym usunięcie wpływu dystorsji. Trójwymiarowe modele obiektów wygenerowano w oprogramowaniu Topcon Image Master. Opracowanie modelu 3D na podstawie danych wideo obejmowało następujące etapy: pozyskanie danych, wybór klatek wideo do procesu orientacji, orientacja klatek wideo z wykorzystaniem punktów o znanych współrzędnych z naziemnego skaningu laserowego oraz parametrów kamery wyznaczonych w procesie kalibracji, utworzenie modelu szkieletowego poprzez wskazanie na obrazach epipolarnych elementów obiektu, generowanie modelu w formacie TIN. Do przeprowadzenia oceny dokładności modeli 3D obiektów wykorzystano dane z naziemnego skaningu laserowego. Dokładność trójwymiarowych modeli obiektów zabytkowych wygenerowanych z danych wideo względem danych naziemnego skaningu laserowego wyniosła ±0,05 m.

EN

In the paper, the process of creating 3D models of St. Anne’s Church’s facades is described. Some examples of architectural structures inside of St. Anne’s Church’s are presented. Video data were acquired with the fixed focal length lens ∫=16mm. It allowed to determine interior orientation parameters in a calibration process and to remove an influence of distortion. 3D models of heritage objects were generated using the Topcon Image Master software. The process of 3D model creating from video data involved the following steps: video frames selection for the orientation process, orientation of video frames using points with known coordinates from Terrestrial Laser Scanning, wireframe and TIN model generation. In order to assess the accuracy of the developed 3D models, points with known coordinates from Terrestrial Laser Scanning were used. The accuracy analysis showed that the accuracy of 3D models generated from video images is ±0.05 m.

4

3D modeling of architectural objects from video data obtained with the fixed focal length lens geometry

Deliś P., Kędzierski M., Fryśkowska A., Wilińska M.

Geodesy and Cartography

|

2013

|

Vol. 62, no. 2

123--138

EN

The article describes the process of creating 3D models of architectural objects on the basis of video images, which had been acquired by a Sony NEX-VG10E fixed focal length video camera. It was assumed, that based on video and Terrestrial Laser Scanning data it is possible to develop 3D models of architectural objects. The acquisition of video data was preceded by the calibration of video camera. The process of creating 3D models from video data involves the following steps: video frames selection for the orientation process, orientation of video frames using points with known coordinates from Terrestrial Laser Scanning (TLS), generating a TIN model using automatic matching methods. The above objects have been measured with an impulse laser scanner, Leica ScanStation 2. Created 3D models of architectural objects were compared with 3D models of the same objects for which the self-calibration bundle adjustment process was performed. In this order a PhotoModeler Software was used. In order to assess the accuracy of the developed 3D models of architectural objects, points with known coordinates from Terrestrial Laser Scanning were used. To assess the accuracy a shortest distance method was used. Analysis of the accuracy showed that 3D models generated from video images differ by about 0.06 ÷ 0.13 m compared to TLS data.

PL

Artykuł zawiera opis procesu opracowania modeli 3D obiektów architektonicznych na podstawie obrazów wideo pozyskanych kamerą wideo Sony NEX-VG10E ze stałoogniskowym obiektywem. Przyjęto założenie, że na podstawie danych wideo i danych z naziemnego skaningu laserowego (NSL) możliwe jest opracowanie modeli 3D obiektów architektonicznych. Pozyskanie danych wideo zostało poprzedzone kalibracją kamery wideo. Model matematyczny kamery był oparty na rzucie perspektywicznym. Proces opracowania modeli 3D na podstawie danych wideo składał się z następujących etapów: wybór klatek wideo do procesu orientacji, orientacja klatek wideo na podstawie współrzędnych odczytanych z chmury punktów NSL, wygenerowanie modelu 3D w strukturze TIN z wykorzystaniem metod automatycznej korelacji obrazów. Opracowane modele 3D zostały porównane z modelami 3D tych samych obiektów, dla których została przeprowadzona samokalibracja metodą wiązek. W celu oceny dokładności opracowanych modeli 3D obiektów architektonicznych wykorzystano punkty naziemnego skaningu laserowego. Do oceny dokładności wykorzystano metodę najkrótszej odległości. Analiza dokładności wykazała, że dokładność modeli 3D generowanych na podstawie danych wideo wynosi około 0.06 ÷ 0.13m względem danych NSL.

5

Analiza możliwości wykonania aerotriangulacji zdjęć cyfrowych pozyskanych kamerą niemetryczną zamontowaną na pokładzie bezzałogowego statku latającego bez systemu GPS/INS

Kędzierski M., Wierzbicki D., Wilińska M., Fryśkowska A.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2013

|

Vol. 62, nr 4

241-251

PL

Omówiono zagadnienie fotogrametrycznego opracowania zdjęć pozyskanych za pomocą amatorskiej, niemetrycznej kamery zamontowanej na pokładzie miniaturowego, bezzałogowego statku latającego (BSL). Rozpatrywanym zagadnieniem jest również zbadanie potencjału wykorzystania niskobudżetowych bezzałogowych platform latających pozbawionych systemu GPS/INS do pozyskiwania geodanych. W tym przypadku wyposażenie tego typu platformy w taki system podnosiłoby nawet kilkakrotnie koszt całego urządzenia, a dokładność wyznaczenia pozycji bezzałogowego statku kształtowałaby się na poziomie tylko kilku metrów. Celem badań było przeprowadzenie analizy dokładności aerotriangulacji zdjęć cyfrowych pozyskanych za pomocą kamery niemetrycznej zamontowanej na pokładzie bezzałogowego statku latającego. W ramach prac badawczych wykorzystano terenową osnowę fotogrametryczną, przeprowadzono kalibrację kamery niemetrycznej oraz wykonano nalot fotogrametryczny nad obszarem opracowania. Z kilkudziesięciu pozyskanych zdjęć wybrano takie, które charakteryzowały się możliwe najmniejszymi wartościami kątów nachylenia i skręcenia oraz posiadały zbliżoną skalę. W dalszych badaniach skupiono się na analizie dokładności aerotriangulacji na wybranym bloku testowym bez uwzględniania danych nawigacyjnych oraz, dla porównania, z uwzględnieniem przybliżonych środków rzutów z systemu GPS. Analizy dokładności wyrównania dokonano niezależnie w dwóch programach: Leica Photogrammetry Suite oraz MATCH-AT (INPHO). Na podstawie otrzymanych wyników stwierdzono, że oprogramowanie MATCH-AT jest znacznie wydajniejszym programem do aerotriangulacji zdjęć cyfrowych pozyskanych kamerą cyfrową z pokładu BSL od oprogramowania Leica Photogrammetry Suite. Dzięki dużej liczbie poprawnie wygenerowanych punktów wiążących możliwe było wzmocnienie sieci wiązań w czasie wyrównania. Udowodniono również, że możliwe jest otrzymanie zadowalających wyników wyrównania bez uwzględniania danych z tanich sensorów nawigacyjnych o niskiej dokładności, które w kontekście aerotriangulacji w żaden sposób nie poprawiły dokładności wyrównania.

EN

This paper addresses the problem of developing photogrammetric images acquired by an amateur, non-metric camera mounted on the UAV. Another issue under consideration is also exploring the potential use of low-cost unmanned platforms without a GPS/INS to obtain geospatial data. In the presented case, the use of this type of equipment on the UAV system would raise the cost of the device even several times, whilst the precision of the UAV’s position would be within a few meters. The aim of this study was to analyze the accuracy of aerial triangulation of digital images obtained using non-metric cameras mounted on board of the UAV. Ground control points, independent check points, the UAV system and calibrated digital camera have been used for aerial triangulation. With dozens of acquired images those that were characterized by the lowest possible values of the yaw, pitch and roll angles and those having a similar scale were selected. Further studies focused on the analysis of the aerial triangulation accuracy test on a selected block. Adjustment accuracy analysis was performed independently in two softwares: the Leica Photogrammetry Suite and MATCH-AT (INPHO). Based on the obtained results, the MATCH-AT software is much more efficient software for aerial triangulation of digital images obtained with a digital camera from UAV, compared to the Leica Photogrammetry Suite modules. Due to a large number of well generated tie points, the block geometry was strengthened which allow us to obtain good results. It was found that it is possible to obtain satisfactory results without the use of additional navigation data from low-cost sensors with low accuracy.

6

Analiza możliwości wykorzystania danych z lotniczego skaningu laserowego do opracowywania trójwymiarowych modeli miast

Fryśkowska A.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2011

|

Vol. 60, nr 3

261-276

PL

Obecnie ponad połowa populacji ludzi na świecie żyje na terenach zurbanizowanych. Problem wizualizacji obszarów zurbanizowanych za pomocą danych fotogrametrycznych pojawił się już na początku tego wieku. Trójwymiarowe modele miast są opracowywane dla większych miast już od kilku lat i obecnie znajdują szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach nauki i gospodarki. Między innymi: w planowaniu przestrzennym i urbanistycznym, nawigacji samochodowej oraz systemach informacji geograficznej. Istnieje wiele metod wykonywania trójwymiarowych modeli miast. Najważniejsze z nich to opracowanie modeli ze zdjęć lotniczych i satelitarnych na drodze cyfrowej korelacji obrazów, a w ostatnich latach równie popularną metodą stało się generowanie Numerycznych Modeli Pokrycia Terenu (NMPT) z danych z lotniczego skaningu laserowego. Dane takie umożliwiają wykonanie NMPT, a następnie na drodze filtracji tych danych opracowuje się modele kolejno najpierw wykrywając budynek, ekstrahując jego krawędzie i rekonstruując geometrię. W artykule przedstawiona zostanie analiza możliwości wykorzystania lotniczego skaningu laserowego do opracowywania modeli 3D miast oraz metody filtracji chmury punktów. Poruszone zostaną kwestie związane z charakterem danych z Lotniczego Skaningu Laserowego (LSL) oraz przeanalizowane szczegółowe wytyczne dotyczące modelowania terenów zurbanizowanych - czyli standard CityGML opracowany przez Open Geospatial Consortium, uwzględniając generalizację tych modeli.

EN

Nowadays, more than 50% of human population lives in the urban areas, therefore there is an increasing demand for 3D urban modelling. The issue of visualization of cities have appeared at the beginning of this century. The three-dimensional city models exist since a few years and currently this building information is extremely important for many applications such as urban planning, telecommunication, navigation, geographic information systems or environment monitoring etc. There are many methods of 3D city models generation. The most important are: models generation on the basis of aerial and satellite imagery (automatic image correlation) and in the past a few years also very popular method was aerial laser scanning, commonly named LIDAR. It enables acquiring data to generate Digital Surface Models. This DSMs have to be filtrated and then from this data we detect buildings, extract them and as the last phase - there is a building reconstruction by boundary extraction. This paper presents the analysis of using LIDAR data to accurate building detection and extraction for the use of 3D city modelling and it also reviews methods of LIDAR point cloud filtration and methods of 3D city modelling from aerial laser scanning systems. I will describe also some analysis connected with CityGML - the standard created by Open Geospatial Consortium. CityGML is a common semantic information model for the representation of 3D urban objects that can be shared over different applications, characterized by generalization - different accuracies and minimal dimensions of objects.

7

Naziemny skaning laserowy obiektów inżynieryjno-drogowych

Kędzierski M., Fryśkowska A., Wilińska M.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2010

|

Vol. 59, nr 2

285-308

PL

Technika naziemnego skaningu laserowego stała się ostatnio bardzo popularną i dynamicznie rozwijającą się formą pomiarów geodezyjnych, w szczególności wykorzystywaną w dokumentacji obiektów architektonicznych oraz inżynieryjnych. Opracowane obiekty inżynieryjno-drogowe to most Świętokrzyski oraz wiadukt Tryon. Są to konstrukcje o dużym rozmiarze i rozpiętości, co implikuje zróżnicowane podejście do metody wykonywania pomiarów poszczególnych obiektów, przy uwzględnieniu wyboru lokalizacji i ilości stanowisk skanera oraz umiejscowienia tarcz celowniczych, a także wyboru metody rejestracji pozyskanych środowisk skanowania, właściwej dla danego typu obiektu oraz adekwatnej do otrzymanych wyników pomiarów.

EN

Recently, terrestrial laser scanning technology has become very popular technique of geodetic measurements. TLS has its application in road engineering geodesy. One of the advantages of 3D laser measurements are their high accuracy, resolution and number of points acquired in a very short period of time. One of the most important stages of the data post-processing is scan registration that means merging and fitting particular scans. This process can be done in a few ways, but also with different accuracy. There is a few methods of scan registration: using HDS targets, using some tie points from the clouds (so called cloud to cloud registration) and using both: targets and points (mixed method). Authors compared all this combinations on the example of two structures: Świętokrzyski bridge and Tryon viaduct. We have checked 3 ways of scan registration: by manual finding of points (with the RMSE in the range from 0.015 to 0.029 m with the mean RMSE 0.025 m), using HDS targets (0.003-0.006 m). Bridges are long and tall structures. In most cases there is also quite bid traffic. That causes, that very often, using HDS targets is impossible. There are also problems with the scanner range especially in case of long bridges. Another analysis was testing registration accuracy taking into consideration also the number of fitted points. We assessed, that minimal number of points necessary to registration with sufficient accuracy was about 100 to 200 thousands, what is about 1-2% of all points. In the paper we present the most important aspects of registration of data acquired with the use of terrestrial laser scanner.

8

Aspekty pozyskiwania danych z Naziemnego Skaningu Laserowego

Kędzierski M., Walczykowski P., Fryśkowska A.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2010

|

Vol. 59, nr 2

211-221

PL

Ostatnio coraz więcej uwagi poświęca się dokumentacji architektonicznej obiektów zabytkowych, zwłaszcza gdy są one obiektami kultu religijnego. Dane pozyskane z Naziemnego Skaningu Laserowego (NSL) pozwalają na wykonanie różnorodnych produktów i opracowań architektonicznych. Między innymi model elewacji i rysunek wektorowy powstały na bazie trójwymiarowego modelu są często wykorzystywane przez architektów i konserwatorów zabytków. W większości przypadków służą one jako dokumentacja niezbędna do odtworzenia stanu faktycznego obiektu sprzed renowacji, wykonania rysunków 2D, wizualizacji lub odtworzenia geometrii obiektu. W artykule przedstawiono wybrane aspekty pozyskiwania i przetwarzania danych z naziemnego skaningu laserowego na przykładzie opracowania zabytkowego kościoła drewnianego w Żukowie. Pomiary zostały wykonane skanerem impulsowym ScsanStation2.

EN

Terrestrial laser scanning is very useful tool for architectonic structures inventory. Thanks to its high precision and speed of data acquisition, we can collect information about geometry and dimensions in a short period of time. Recently, more and more attention is being paid to create architectonic documentation of cultural heritage structures- especially sacral structures. Data acquired from terrestrial laser scanner can be used in architecture. For example, facade models and vectorial sketches based on the 3D models are used very commonly by conservators for reconstruction or renovation purposes. In most cases, they are used as documentation indispensable to reconstruct the real structure condition from before renovation, create 2D sketches, and to reconstruct geometry of particular elements as sculptures, ceiling etc. Data was acquired by terrestrial, pulsed laser scanner Leica ScanStation2. The examined structure is a wooden, historic church in Żuków. To scan all building parts (both interior and exterior) we used six stations. We obtained the scans resolution adequately: for exterior 5 mm, and interior 7 mm (for some details 3 mm). The basic problem of measurements of such structures is adequate location of stations and tie points in the way that will enable further merging of both parts of the structure. Very often, external conditions make measurements difficult and force using particular methods of scanning and data fitting, what result in accuracy of the final products. In our tests, the RMSE of scan registration was equal to 2 mm. Errors on particular points (targets) have not exceeded the value of 3 mm (the same have not exceeded the accuracy of TLS measurements). The final products of TLS data post-processing are: 3D models of spatial structures, orthoimages, but also vectorial sketches, especially important and useful for architectonic or conservatory purposes. In the paper we described also some basic methods and 3D modelling problems on some chosen examples. Modelling of irregular structures, such as monuments and sculptures, causes quite serious problems. The most common trouble are "shadows" connected with the field of view of the scanner (data inconsistencies, which are visible on the top of high monuments or in places where some elements obscure other details). In such cases, adequate modelling method should be used. For modelling of complex 3D shapes we used some standard methods of solid modelling. We compared modelling using basic solids and meshing function. Our experiments have been conducted with the use of Cyclon and CAD soft ware. In the paper we will present the most important aspects of acquisition and post-processing of the data acquired with the use of terrestrial laser scanner.

9

Wybrane aspekty integracji danych naziemnego i lotniczego skaningu laserowego

Fryśkowska A., Kędzierski M.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2010

|

Vol. 21

97--107

PL

Od kilkunastu lat zauważalny jest duży postęp technik wizualizacyjnych. Coraz częściej trójwymiarowe modele pozyskane ze zdjęć lotniczych czy satelitarnych zastępowane są modelami wygenerowanymi na podstawie lotniczego skaningu laserowego (LSL). Najnowocześniejsze systemy skanujące mają możliwość pozyskania nawet kilkudziesięciu punktów na m2 oraz rejestracji wielokrotnego echa, co pozwala na odtworzenie powierzchni terenu wraz z jego pokryciem. Jednak dane z LSL charakteryzują się dokładnością kilkunastu cm, a także specyficznymi brakami w danych: brakiem informacji o przyziemiu (w większości systemów skanujących), często o elewacji, lub o obiektach przysłoniętych innymi, wyższymi obiektami. Zauważalne są również okluzje czy też brak danych „pod obiektem”. Z kolei naziemny skaning laserowy (NSL) pozwala na bardzo dokładne (1÷5 cm) pomiary wszystkich tych elementów, które nie są kompletne czy widoczne w danych z LSL (elewacja, skomplikowana struktura, wnętrze czy kształt budynku, mostu itp.). Pełny model 3D obiektu np. budynku jest możliwy do osiągnięcia tylko poprzez połączenie danych z obu systemów skanowania laserowego. W artykule przedstawiono wybrane aspekty i metody łączenia danych z lotniczego i naziemnego skaningu laserowego w celu wykonywania trójwymiarowych modeli miast na przykładzie danych pozyskanych skanerem lotniczym Lite Mapper Q680i oraz naziemnym skanerem ScanStation2. Przeanalizowano także metody doboru punktów wiążących chmury punktów w różnych układach współrzędnych (UTM – z lotniczego i w lokalnym – z naziemnego skaningu laserowego). Ocenie poddano także wyniki transformacji. Poruszona zostanie również kwestia modelowania chmur punktów oraz łączenia wykonanych modeli z ortoobrazami.

EN

Visualization techniques have been greatly developed in the past few years. Threedimensional models based on satellite and aerial imagery are now being replaced by models generated on aerial laser scanning (ALS). The most modern of such scanning systems have the ability to acquire over 50 points per m2 and to register a multiple echo, which allows reconstruction of the terrain together with the terrain cover. However, ALS data accuracy is greater than 10cm and the data is often incomplete: there is no information about the ground level (true for most scanning systems)and often about the facade or objects which are covered by other objects. There is also no data on beneath the object. However, the terrestrial Laser Scanning (TSL) obtains higher accuracy data (1÷5cm) on all of those elements which are incomplete or not visible with ALS methods (facades, complicated structures, interiors, bridges, etc.). This paper presents chosen aspects and methods for combining data from aerial and terrestrial laser scanning for the purpose of creating three-dimensional models of cities. This will be done based on data acquired using the Lite Mapper Q680i aerial scanner and the ScanStation2 terrestrial laser scanner. Methods for choosing tie points to combine point clouds in different data (UTM from aerial measurements and a local datum from terrestrial scanning) will be analyzed. The results of transformations will also be evaluated. The problem of modeling point clouds and combining created models with othro-images will also be dealt with.

10

Opracowanie ortofoto obiektu zabytkowego metodami fotogrametrii bliskiego zasięgu z wykorzystaniem naziemnego skaningu laserowego

Kędzierski M., Wilińska M., Fryśkowska A.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2010

|

Vol. 21

149--158

PL

W Polsce zasady inwentaryzacji architektonicznej regulują wytyczne techniczne G-3.4 sprzed 30 lat. Określają one, jakie materiały i informacje o aktualnym stanie obiektu są wymagane i niezbędne w pracach projektowych i technicznych służących ochronie zabytków. Jednym z takich opracowań jest rysunek wektorowy tworzony na podstawie opracowania fotogrametrycznego w postaci ortoobrazu. Jest to jednak proces długotrwały, w którym czas wykonania produktu końcowego wzrasta wraz ze stopniem szczegółowości obiektu. Podstawową trudnością takiego opracowania jest wygenerowanie prawidłowego modelu 3D obiektu. Przedmiotem pomiarów był kościół Św. Anny w Warszawie. Prace badawcze podzielone zostały na dwa etapy – opracowanie sklepień nawy głównej oraz elewacji kościoła. W przypadku sklepień kolebkowych, w pierwszej kolejności do transformacji obrazów wykorzystano metodę DLT (ang. Direct Linear Transformation). Drugie podejście opierało się na przeprowadzeniu terratriangulacji stereopar metodą wiązek i utworzeniu Numerycznych Modeli Powierzchni Obiektu (NMPO) dwoma sposobami – na podstawie zorientowanych stereopar oraz z wykorzystaniem chmury punktów pozyskanej ze skaningu laserowego. Następnie na podstawie obu modeli wygenerowano ortoobrazy. Fasadę kościoła opracowano w podobny sposób, również z wykorzystaniem NMPO utworzonych różnymi metodami. Na podstawie przeprowadzonych badań można stwierdzić, że praktycznie nie ma możliwości wygenerowania prawidłowego modelu 3D obiektu zabytkowego o skomplikowanym kształcie metodą w pełni automatyczną. Metody półautomatyczne również nie są korzystnym sposobem, ze względu na długi czas opracowania. Dlatego też zastosowanie modelu 3D pochodzącego z naziemnego skaningu laserowego jest optymalnym rozwiązaniem, które umożliwia znaczne ograniczenie czasu pracy i prawidłowe przeprowadzenie procesu ortorektyfikacji.

EN

In Poland there are some technical instructions that determine rules of creating architectonic documentation. For example, a kind of information about a real object condition and other data necessary for further design works, etc. Very often, on the basis of photogrammetric products (like orthophoto) vectorial sketches are created. As we know, this process is very time-consuming, especially when the historic building has a lot of detail. The main problem here is generating a correct 3D model of the structure. Research has been conducted on the Saint Anna Church in Warsaw. The work was divided into two stages: measurements of the nave vaulting and the church façade. When working with the barrel vaulting, the primary image transformation was conducted using the DLT (Direct Linear Transformation ) method. A second approach was based on terratriangulation of image stereopairs and creating a Digital Surface Model by means of two methods: one based on oriented stereopairs and the other by using a point cloud acquired with a laser scanner. Orthoimages were then generated using both models. The church façade was measured in a similar way, using the Digital Surface Model obtained with both methods. On the basis of our research we can say that practically there is no possibility to automatically generate accurate and correct 3D models of historic buildings (because of their complex shapes and dimensions). Semi-automatic methods require more time. Using 3D models from terrestrial laser scanning data (point clouds) enables significant time efficiency and generation of correct orthophotos.

11

Naziemne skanowanie laserowe obiektów sakralnych z zastosowaniem technologii HDS

Kędzierski M., Fryśkowska A., Dąbrowski R., Wilińska M.

Wiadomości Konserwatorskie

|

2009

|

Nr 26

670-678

PL

W przeciągu ostatnich lat zauważalny jest dynamiczny rozwój badań architektonicznych z wykorzystaniem naziemnego skanowania laserowego (TLS.) Uzyskane dane mogą być wykorzystywane do tworzenia trójwymiarowych modeli oraz rysunków wektorowych, szczególnie przy tworzeniu dokumentacji architektonicznej. Jest to bardzo ważne w przypadku rzeźb czy też konstrukcji sakralnych, kiedy potrzebna jest taka dokumentacja do rekonstrukcji lub odbudowy zniszczonych elementów. W artykule przedstawione jest wykorzystanie technologii naziemnego skanowania laserowego na przykładzie kościoła drewnianego w Żukowie. Artykuł prezentuje także próbę porównania dwóch rodzajów skanera: impulsowego (ScsanStation2) oraz fazowego (HDS6000).

EN

Recently, the use of terrestrial laser scanning has become more and more popular. Data acquired with the use of the terrestrial laser scanner can be used to generate 3D models and 2D vector drawings and especially, to create architecture documentation. It is very important in the case of sacred sculptures or buildings, when reconstruction of damaged elements or construction is needed. In this paper we present laser scanning of the wooden church in Zukow. We also make an attempt to compare two different types of scanners: the pulsed (ScanStation2) and the phase-based scanner (HDS 6000).

12

Wybrane aspekty opracowania dokumentacji architektonicznej obiektów zabytkowych

Kędzierski M., Walczykowski P., Fryśkowska A.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2008

|

Vol. 18a

221--230

PL

Modele elewacji i rysunki wektorowe są często wykorzystywane przez architektów i konserwatorów zabytków do tworzenia dokumentacji architektonicznej zabytkowych obiektów sztuki sakralnej i świeckiej. Służą one jako informacja niezbędna do odtworzenia np. faktycznego i dokładnego stanu obiektu sprzed renowacji, stworzenia ortoobrazu obiektu lub bardzo dokładnych przekrojów. Ponadto, dane ze skaningu laserowego mogą być wykorzystane także do badania stanu uszkodzeń obiektów zabytkowych zarówno pod względem kształtu jak i ich struktury. Prace badawcze przeprowadzone zostały skanerem impulsowym na przykładzie jednego z warszawskich kościołów. W ramach projektu zostały zeskanowane: elewacja kościoła, główne sklepienie, ołtarze, ambona i organy. Skaning fasady kościoła wykonano z rozdzielczością 7 mm, natomiast przy badaniach takich elementów jak sklepienie czy uszkodzenia ścian konieczne było zmniejszenie rozdzielczości poniżej 1 mm. Przeprowadzone badania pozwoliły określić np. szerokość szczeliny czy rysy, do jakiej jej pomiar jest możliwy (w naszym przypadku były to 2 mm), a także zamodelować uszkodzenia np. kolumny lub ściany oraz obliczyć powierzchnię i objętość ubytku. Wykorzystanie metody tarcz celowniczych do łączenia skanów umożliwiło wektorowe opracowanie elewacji kościoła z dokładnością rzędu 0.005 m. Błąd względny opracowania pozostawał na poziomie 1: 6000. W ramach prac wykonano teksturowanie obiektu, co jest szczególnie ważne wówczas, kiedy należy wykonać ortoobraz elewacji, rzeźb, fresków czy malowideł.

EN

Façade models and vectorial sketches are used by architects and conservators in architectural documentation of cultural heritage objects of sacred and lay art. In most cases, the information thus obtained is very important information, particularly when it is desired to visualise the real and accurate condition of the object before it is renovated, or if it is necessary to generate orthophotos or very precise cross-sections. Furthermore, such data can be used also for examining damage to the shape or structure of cultural heritage objects. Very often, polychrome or ornamental elements of paintings or sculptures are damaged. Therefore, an attempt was made to assess the potential of a scanner not only for 3D model generation and visualisation, but also for determining the utility of such measurements in renovation or architectural works. We focused at investigating scanner precision and utility of <1 mm resolution where the objects were damaged or fractured. This approach turned out useful for measuring very small, singular architectural defects or bursts in places hard to reach. The experiments performed made it possible to determine the width of crevices or scratches that were as small as 2 mm. In addition, a model of damage to a column was generated and the surface and volume of the column was calculated. The Scan World recording was used with the HDS target method, which provided a 5 mm accuracy of the vectorial model (the relative error was 1:6000). Another important aspect of architectural documentation is texture. It is particularly crucial when it is desired to take an orthophoto of a façade, of sculptures, frescoes, or paintings. The most modern scanners have an internal digital camera. However, for texturing an external KODAK DCS 14n Pro digital camera, with 4500 x 3000 pixels matrix and with 24 mm focal length lens was used. Based on the 7 homological points in both of the scan and he image, the error of fitting and texturing process was found to amount to 0.84 pixel.

13

Naziemny skaning laserowy drogowych obiektów inżynierskich

Kędzierski M., Walczykowski P., Fryśkowska A.

Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji

|

2008

|

Vol. 18a

211--219

PL

Naziemny skaning laserowy jest nieocenionym narzędziem inwentaryzacji obiektów architektonicznych, inżynieryjnych, instalacji przemysłowych i mas ziemnych. W przypadku, kiedy obiekt jest rozległy, znacznie oddalony od stanowiska pomiarowego, lub dostęp do niego jest utrudniony, skaning laserowy może być jedyną możliwością wykonania tak dokładnych pomiarów. Za pomocą skanera możemy zbadać geometrię, wymiary i stan obiektów obiektu w relatywnie krótkim czasie. Prace badawcze przeprowadzone zostały na przykładzie dwóch warszawskich mostów: Siekierkowskiego i Świętokrzyskiego. Podstawowym problemem zachowania żądanej dokładności opracowań tego typu konstrukcji pojawia się już na etapie rejestracji poszczególnych skanów. Ruch uliczny, drgania czy brak odpowiedniej widoczności wykluczają zastosowanie tarcz celowniczych i zmuszają do stosowania odpowiedniej metody pomiaru i rejestracji danych. Ostatecznie, w przeprowadzonych badaniach błąd dopasowania skanów poszczególnych obiektów nie przekroczył dla obu mostów odpowiednio wartości 3 mm i 12 mm. Dodatkowo podjęto próbę wykorzystania informacji o intensywności powracającego sygnału, która może być źródłem informacji o stopniu zużycia lub uszkodzenia niektórych elementów konstrukcyjnych. Ocenie poddano próbki różnych materiałów, z których wykonane są obiekty mostowe i drogowe (stal, skorodowana blacha, beton, cegła itp.). W artykule przedstawione zostały metody skaningu laserowego wykorzystane do badania konstrukcji mostu, rejestracji danych, tworzenia trójwymiarowych modeli i przekrojów tego typu obiektów.

EN

Terrestrial laser scanning is a very useful tool in inventoring architectural, engineering, and industrial objects and buildings. Sometimes, when an object is bright and difficult to access, the only possibility of measuring it is through scanning. The high precision and high speed of scanning make it possible to acquire information about the object's geometry and dimensions in a short time. The condition of the object is another aspect, an important one as well. The destroyed or damaged road infrastructure is dangerous, therefore it is necessary to check its condition. Experiments were made by scanning two bridges in Warsaw, the Świętokrzyski and the Siekierkowski. Point clouds were acquired from several stations. A major problem appeared during scan registration. Street traffic, vibrations and/or bad visibility disabled the targets used and made it necessary to apply other measurements methods. Finally, the recording error in the experiments did not exceed 0.003 and 0.012 m for the Świętokrzyski and the Siekierkowski bridge, respectively. Additionally, an attempts was made at using information on signal intensity. This information can be useful when it is desired to assess the condition of some construction elements. Samples of different construction materials: aluminum, corroded steel, brick, wood, PVC, and others were tested in a test field created. Not only was the usable scanning rate determined, but the possible scanning angle was identified as well. The paper discusses the results obtained and describes the samples tested. In the measurements, appropriate location of stations as well as geometric and material conditions allowed to use the scanning range of 150 m. The paper presents also the methods for laser scanning of bridge constructions, scan registrations as well as generation of 3D models and cross-sections.